Моделирование процедур поддержки процессов организационного управления системами специального назначения Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕДУР ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССОВ ОРГАНИЗАЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМАМИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Буренин Андрей Николаевич,

д.т.н., доцент, АО НИИ "Рубин", г. Санкт-Петербург, Россия

Легков Константин Евгеньевич,

к.т.н., ВКА им. А.Ф. Можайского, г. Санкт-Петебург, Россия, [email protected]

Боговик Александр Владимирович,

к.в.н., професор, Военная академия связи им. С.М. Буденного, г. Санкт-Петербург, Россия

Ключевые слова: системы специального назначения, органы управления, процессы управления, процедуры принятия решения, технологии управления.

На основе анализа опыта эксплуатации современных систем специального назначения, показано, что для обеспечения непрерывности, оперативности, устойчивости, скрытности и качества управления необходимо обеспечение не только соответствующего уровня организации самой системы специального назначения, но и уровня управленческой деятельности должностных лиц органов управления, обеспечиваемого как широким применением в организации процессов управления современных технологий управления, так моделей процедур принятия решений. При этом повышение качества управления требуют развития теоретических основ обоснования процедур принятия решений должностных лиц органов управления. В целом, качество функционирования всех органов управления при решении задач планирования и применения систем специального назначения определяется не только опытом и квалификацией самих должностных лиц органов управления, но акже характеристиками комплексов средств автоматизации подсистемы организационного управления, которые в значительной степени определяет подсистему поддержки управления, функционирование которой эффективно только на основе задач, решаемых ею с целью всестороннего обеспечения должностных лиц органов управления необходимой номенклатурой сервисов поддержки. Показано, что решение задач обеспечения процессов организационного управления средствами поддержки основано на формализованном представлении процессов функционирования и управления, в основе которого лежит математическая теория процессов управления. Решение задач организационного управления системой приводит к выработке определенного вектора управления, фиксированного на момент принятия должностных лиц органов управления решения, обеспечивающего определенное качество функционирования систем специального назначения. При этом требуется, чтобы управление обеспечивало заданный уровень показателей качества с вероятностью не меньшей заданной величины и обеспечивало гибкое оперативное распределение сервисов поддержки, предоставляемых подсистемой поддержки управления всем должностным лицам органов управления, для чего необходимо правильно распределить предоставляемые подсистемой поддержки управления гарантированные информационные, справочные, расчетные, телекоммуникационные услуги, так как каждому такому распределению соответствует определенное значение показателей качества функционирования служб подсистемы поддержки управления. Решение задач распределения услуг (сервисов поддержки) можно осуществить различными способами. При этом любой вариант решения задачи распределения позволяет существенно повысить качественные показатели функционирования систем специального назначения по сравнению с принятыми традиционными способами произвольного обращения должностных лиц органов управления к доступным сервисам.

Для цитирования:

Буренин А.Н., Легков К.Е., Боговик А.В. Моделирование процедур поддержки процессов организационного управления системами специального назначения // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2016. - Том 10. - №4. - С. 58-62.

For citation:

Burenin A.N., Legkov K.E., Bogovic V.A. Modelling procedures to support processes of organizational control systems for special purposes. T-Comm. 2016. Vol. 10. No.4, pр. 58-62. (in Russian)

Введение

Решение вопросов обеспечения непрерывности, оперативности, устойчивости, скрытности и качества управления CCII в значительной мере определяются как уровнем организации самой системы, уровнем управленческой деятельности органов управления, так и широким применением в организации процессов управления современных технологий управления и обоснованных адекватных моделей процедур принятия решений. В свою очередь, повышение качества управления системой требуют развития как теоретических основ обоснования рационального построения и функционирования ССН, так и процедур принятия решении ДЛ О У [ 1 ].

Как составная часть ССН, система управления оказывает довольно существенное влияние на её функционирование в ходе проведения различных операций.

Порядок применения ОУ во всех видах деятельности сил и средств, а также алгоритмы работы ДЛ ОУ в значительной степени определяются системотехническими и технологическими принципами построения автоматизированной системы управления (АСУ) системой.

Имеете с тем качество функционирования ОУ при решении задач организационного управления (планирование и применение) определяется не только опытом и квалификацией самих ДЛ ОУ, по также характеристиками комплексов средств автоматизации подсистемы организационного управления, качественную работу которой определяет подсистема поддержки процессов управления (ПГ1У), целью которой является интенсивное использование ее ресурсов всеми ДЛ ОУ для осуществления реализации процессов автоматизации операций перехода от общих представлений об управляемой CCI i к конкретной выработке процедур планирования и применения ее составных частей на основе созданного облика системы - ее модели, а само функционирование ППУ возможно только как [fa основе задач, решаемых ею, так и на основе их взаимосвязи друг с другом в четкой последовательности решения, а также строгой обоснованности применения комплексов средств поддержки [1].

Подходы и предложения по моделированию процессов

поддержки организационного управления

При решении различных задач обеспечения процессов организационного управления могут быть использованы различные подходы, направленные на формализованное представление процессов функционирования и управления, основой которого может служить достаточно развитая в настоящее время математическая теория процессов управления общего вида [2, 3|.

При описании ССН как динамической системы целесообразно применять уравнения, приводимые к линейным. Так функционирование ССН может быть описано векторно-матричным уравнением вида [5]:

ds(t)

■-- = A«(/)+/(i) '

c/t

где f(t) — векторная функция, характеризующая все возмущения и воздействия на ССН, в том числе и управление ею; s(f), s(f = 0) = sM - состояние и начальное состояние ССН.

Если матрицу А можно считать постоянной, то это характеризует стабильное установившееся функционирование ССН, что, в принципе, является целью управления системой.

Решение уравнения (1) примет следующий вид: i

о

11ри этом у(t) является решением однородного уравнения и такое представление является основой систематического исследования формы решения различных классов приведенных линейных функциональных уравнений [2, 3], для которых решение получается в форме (2).

И целом управление ССН должно приводить к задаче определения такой вектор функции f(t), которая минимизирует функционал:

Ф(Г)= j[s(r) - s()]di

0 0

В (3) ax— неотрицательная константа, а переменная s(f) связана с функцией ДО уравнением (2).

Во ряде случаев, при функционировании ССН в особых условиях, типичными являются задачи, которые ни линейны, ни нелинейны для того, чтобы допустить использование классических методов. Тогда [5¡ применяют комбинированные методы, связанные с определением минимума по всем функциям у(/> функционала:

Ф(у) = í F(s, у) c/t ' (4)

О

В (4) векторные функции s(/) и у(/) связаны дифференциальным уравнением:

ds(t)

dt

■ = G[s(0,y«]. s(/=0)=s0,0 < y (i) < s(í)

(5)

(1)

Приведенное в (5) ограничение обычно сильно усложняет решение задачи, однако является наиболее естественным при описании различных многоэтапных процессов управления системой, а его наличие приводит к комбинации равенств Эйлера и накладываемых неравенств [5J.

Дня большинства ССН функции F(s,y) и G[s(/),y(f)] можно задать достаточно простыми, при этом минимизирующая функция у(/) имеет достаточно простую структуру.

При практическом решении задач управления ССН применение изложенных выше способов затруднено и возможно применение способов, основанных на обеспечении показателей в виде вероятностной меры, предполагающей определение управления но показателям квантили [I, 4], которые зависят также от многих случайных и неслучайных параметров ССН:

Р\Ф(у,РаттССН)>Ф J* P.jad • (6)

Выражение (6) применяется наиболее часто, т.к. позволяет использовать вероятности о-временные характеристики ССН, которые могут быть получены.

Решение задач управления ССН в части задач организационного управления (задач планирования и применения) связано с выработкой определенного вектора управления U()r, = U'^s{tl)' фиксированного на момент принятия ДЛ

ОУ решения, которое в принципе обеспечивает вполне конкретное качество функционирования ССН, т.е. вполне определенное значение качественных показателей ее функционирования Qccff(.....)

T-Comm Vol.10. #4-2016

Естественно требуется, чтобы выработанное управление £/ = (/ ) было таким, чтобы выполнялось условие [1]:

Пйсси {2ссн,$ссн) ^ Осгссн}. ^ . Рог,' (7)

1

* ъ-™г

ХйтПППОТ

где 0 — случайное время проведения /-й технической

операции по получению и предоставлению соответствующей услуги поддержки процессов организационного управления.

В качестве примера рассмотрим вариант, когда для проведения определенной операции организационного управления ДЛ ОУ требуется получить сервис двух информационных (информационно-справочных или расчетных) служб (151, 1К2) и трех служб связи: 1Р-телефонии (1РТФ), электронной почты (ЕМ), файлового обмена (РТ).

Для приведенных служб ППУ и предоставляемых ими услуг достаточно сложно получить соответствующие выражения для случайных времен в соответствии с (10), так как учесть случайное число технических операций по предоставлению соответствующей информационной, справочной, расчетной, телекоммуникационной или иной услуги ППУ на практике не представляется возможным.

Поэтому, с учетом того, что дисперсия случайного числа технических операций, как правило, невелика [1], допустимо использовать величину среднего значения

-с!

числа технических операций N ои). т.е.:

= У Iй

;=|

О)

(ех орег

(Ю)

где 5ССН —вектор состояния ССН; Хсси —вектор воздействий на ССН.

Решение задачи, заданной в виде квантили (7) - управление, обеспечивающее качество функционирования ССН не ниже требуемого с заданной вероятностью. В этих решениях использована модель ССН и учтен ресурс (ограничение), выделяемый на управление и ^ ^ Я, ■

Как отмечалось, управление ССН в сложных условиях обстановки невозможно без гибкого оперативного распределения сервисов поддержки, предоставляемых ППУ. При этом обеспечение гибкости, масштабируемости и возможности наращивания номенклатуры требуемых услуг при организационном управлении ССН невозможно без рациональной организации процедур предоставления комплексами ППУ требуемых услуг поддержки.

Для выполнения конкретной задачи в различных сложных условиях, каждому ДЛ ОУ требуется определенное соотношение предоставляемых ППУ гарантированных информационных, справочных, расчетных, телекоммуникационных и т.д. услуг, которому соответствует тот или иной уровень качества функционирования ССН, определяемый, в конечном счете, значениями показателей качественного функционирования соответствующих основных служб ППУ

е^Г'^а. (8)

где О(д) — д-я операция организационного управления,

проводимая системой управления системой.

Таким образом, необходимо решить многокритериальную задачу по такой организации управления услугами ППУ, которая обеспечит квантиль для показателя качества функционирования ССН (6) и (7) при проведении О(д)

операции организационного управления системой [1], т.е.:

РЦ«^ /£*} ? Рог,- т

Каждая служба ППУ при проведении 0{д) операции

организационного управления должна обеспечить соответствующим объектам (ДЛ ОУ и КСА АСУ) определенный уровень услуг, который требует соответствующей организации этих служб.

В условиях функционирования служб ППУ, при конфликте и обострении обстановки, их параметры, в общем случае, являются случайными величинами, а случайное время предоставления соответствующей услуги может быть получено при рассмотрении основных схем информационного взаимодействия компонент каждой службы и будет равно сумме случайного числа случайных

значений времен проведения определенных технических операций по получению и предоставлению конкретному ДЛ ОУ или прикладному процессу КСА АСУ соответствующей услуги:

— ГПФ

Т0(с) = у

1 Н'ТФ ¿^ >1

(Л

!ех о1РТФ

тои_:) _ V

1 ЕМ ¿^ Чех

оЕМ

- V №

1 ГГ 11ехаРТ

>1

ы'"

пО(с1

_ V № .

1 I 11ехоК]

./=1

¡С,

Т<)(д) _ у М)

1 Ш2 '/сх о/Л2

м

(11) (12)

(13)

(14)

(15)

Обычно для каждой технической операции длительно-

стью /

* I

(Л

лл

'(ехо/РТФ' '¡ехоЕМ

ция распределения:

р(т^)=р(:и)

Ш

иоП"' '(его/Л

<л

№ известна функ-

'щоШ т-1

М) < рп

11схо!РТ Ф — 11ехо1РТ Ф

'/ехоЕМ ~ 1ехоЕМ

)

*\л <- 7*0) Чех оРТ ~ !ех оРТ

1 I ЧехоК I —

г(т£т)=р(

-Р <

1 ' Чехо№2

У

ти) у ти) ^.

' !ехп1К 2 }

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

Для получения функций распределения величин (11) -(15) и, соответственно, вероятностей своевременного обслуживания требований, целесообразно применить преобразование Лапласа-Стилтьеса [1,4,5].

Тогда вероятности своевременного предоставления требуемых услуг при проведении О(д) будут следующими:

T-Comm ^м 10. #4-2016

■1РТФ

(Л

1ех о1РТ Ф

/=1

(У)

:Ч'Г оЕМ

№

р(Т^)=п

Ш

1ех оГТ

Хг®1 "0(г)

(У)

?сл а/51

7=1 ¡и""

[/Я2

>1

В выражениях

1ехо1Я2

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(21) - (25)

¿(V)

1ех о/РТФ

¿(V)

1ех оЕМ 5

\(Л

3 —•

н ^

У ¡'

3 1.:

-г О

4 С. £ ='

13 о

: 1

Уровень сложюсти решаемой задачи организационного управления

1 - низкий уровень сложности. 2 - средний уровень сложности; 3 - высокий уровень сложности

•Суисствунянне способы ручного распределения сервисов

- Распределение ссрвпков на основе проигрывания вариантов на имитационной модели

- Ралределсння сервисов на основе решеин задачи линейного программирования

Рис.

, Оценка вариантов решения задачи распределения сервисов поддержки задач организационного управления

и - соответственно преоб-

I "" ^V* ),ехо!Х2

разовагшя Лапласа-Стилтьеса функций распределения

Н^ггУ

При необходимости получения вида функций распределения случайных величин (11) - (15) при достаточно сложном виде полученных выражений и невозможности нахождения обратных преобразований, можно воспользоваться, например, процедурами четырех моментной аппроксимации |4| с последующим применением семейства распределений Пирсона для выбора соответствующей аппроксимативной функции.

В целом задача предоставления ДЛ ОУ требуемых услуг ППУ будет состоять в выборе такого распределения предоставляемых услуг, которое обеспечит:

Р[л (Т/ПФ, ТЕМ ,Тп ,7й-1 ,Т/К2 )>ЦагГС1Л > Гаг

Ф

Решение (26) можно осуществить как методом линейного программирования (разработав соответствующую линейную модель распределения услуг поддержки организационного управления) или на основе проигрывания ДЛ ОУ вариантов распределения на имитационной модели, включенной в контур организационного управления системой.

К сожалению, построить линейную модель распределения разнородных сервисов, предоставляемых ППУ, с целью решения задачи (26) удается, как правило, для небольшого числа сервисов, поэтому при достаточно большом числе привлекаемых для принятия решения ДЛ ОУ сервисов (более 4-5) целесообразно применять решения на основе имитационного моделирования вариантов распределения не смотря на то, что это потребует создания имитационной модели функционирующей ССН, реализации в ней процедур управления и включения модели в контур организационного управления.

Выполнение требований (26), для любого варианта решения задачи распределения, позволяет существенно повысить качественные показатели функционирования ССН по сравнению с принятыми традиционными способами произвольного обращения ДЛ ОУ к доступным сервисам (рис. 1).

Заключение

Как показывает опыт эксплуатации современных ССН, для обеспечения непрерывности, оперативности, устойчивости, скрытности и качества управления ведомствами необходимо обеспечение не только соответствующего уровня организации самой ССН, но и уровня управленческой деятельности ДЛ ОУ, обеспечиваемого, в том числе, и широким применением в организации процессов управления современных технологий управления и моделей процедур принятия решений. При этом повышение качества управления требует развития теоретических основ обоснования процедур принятия решений ДЛ ОУ.

В целом, качество функционирования ОУ при решении задач планирования и применения ССН определяется не только опытом и квалификацией самих ДЛ ОУ, но также характеристиками комплексов средств автоматизации подсистемы организационного управления системой, в значительной степени определяемыми ППУ, функционирование которой эффективно только на основе задач, решаемых ею с целью всестороннего обеспечения ДЛ ОУ необходимой номенклатурой сервисов поддержки.

Решение задач обеспечения процессов организационного управления системой средствами поддержки основано на формализованном представлении процессов функционирования и управления, в основе которого лежит математическая теория процессов управления.

Решение задач организационного управления ССН приводит к выработке вектора управления, фиксированного на момент принятия ДЛ ОУ решения, обеспечивающего определенное качество функционирования ССН. При этом требуется, чтобы управление обеспечивало заданный уровень показателей качества с вероятностью не меньшей заданной величины и обеспечивало гибкое оперативное распределение сервисов поддержки, предоставляемых ППУ ДЛ ОУ, Для этого необходимо правильно распределить предоставляемые ППУ гарантированные информационные, справочные, расчетные, телекоммуникационные услуги, т.к. каждому распределению соответствует определенное значение показателей качества функционирования служб ППУ, и решить при этом многокритериальную задачу.

Решение задач распределения услуг (сервисов поддержки) можно осуществить как методом линейного программирования (путем разработки линейной модели), так и на основе проигрывания ДЛ ОУ вариантов распределения на имитационной модели, включенной в контур организационного управления.

MANAGEMENT

При этом любой вариант решения залами распределения, позволяет существенно повысить качественные показатели функционирования ССН по сравнению с принятыми традиционными способами произвольного обращения ДЛ ОУ к доступным сервисам.

Литература

I. Буренин А.II., Легков К.Е. Инфокоммуникационные системы и сети. Основы построения и управления, М.: ИД Медиа Паблишер. 2015.348 с.

2. Р. Беллман, И. Гликсберг. О. Гросс, Некоторые вопросы математической теории процессов управления. Издательство иностранной литературы. М.: 1962. 336 с,

3. Винер Н. Кибернетика, или управление п связь в животном и машине. Советское радио. M,; ! 958. 567 с.

4. Методы математического моделирования систем и процессов связи. Под общ. ред. В.П. Чемиренко. С-Пб. Изд-во Политехи, ун-та. 2009, 308 с.

5. Burenin A.N., Legkov К.Е. Methological approaches to formalize management in foc om unie at ion systems and networks of special purpose II Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. - 2015, - Т.7, № 5, - С. 64-67,

MODELLING PROCEDURES TO SUPPORT PROCESSES OF ORGANIZATIONAL CONTROL SYSTEMS FOR SPECIAL PURPOSES

Burenin A.N., Ph.D., associate Professor, St. Petersburg, Russia Legkov K.E., Ph.D., St. Petersburg, Russia, [email protected] Bogovic V.A., Ph. D., Professor, St. Petersburg, Russia

Abstract

On the basis of the analysis of operating experience of modern systems of a special purpose, it is shown that for providing a continuity, efficiency, stability, reserve and quality of management providing not only an appropriate level of the organization of the system of a special purpose, but also level of administrative activity of officials of the governing bodies, provided as wide application in the organization of management processes of modern technologies of management, so models of procedures of decision-making is necessary. Thus improvement of quality of management development of theoretical bases of justification of procedures of decision-making of officials of governing bodies demand. As a whole, quality of functioning of all governing bodies at the solution of problems of planning and application of systems of a special purpose is defined not only experience and qualification of officials of governing bodies, but also characteristics of complexes of an automation equipment of a subsystem of organizational management which substantially defines a subsystem of support of the management which functioning is effective only on the basis of the tasks solved by it for the purpose of all-round providing officials of governing bodies by the necessary nomenclature of services of support. In article it is shown that the solution of problems of ensuring processes of organizational management is based by means of support on the formalized representation of processes of functioning and management at the heart of which the mathematical theory of management processes lies. The solution of problems of organizational management of system leads to development of a certain vector of the management fixed at the moment of acceptance of officials of governing bodies of the decision, functioning of systems of a special purpose providing a certain quality. Thus it is required, that management provided the set level of indicators of quality with probability not the smaller set size and provided flexible operative distribution of services of the support provided by a subsystem of support of management to all officials of governing bodies for what it is necessary to distribute correctly supports of management provided by a subsystem the guaranteed information, help, settlement, telecommunication services since to each such distribution there corresponds a certain value of indicators of quality of functioning of services of a subsystem of support of management. The solution of problems of distribution of services (support services) can be carried out in the various ways. Thus any version of the solution of a problem of distribution allows to raise essentially quality indicators of functioning of systems of a special purpose in comparison with the accepted traditional ways of any address of officials of governing bodies to available services.

Keywords: systems of a special purpose, governing bodies, management processes, procedures of decision-making, technology of management. References

1. Burenin A.N., Legkov K.E. Infocommunication systems and networks. Fundamentals of construction and management. Moscow: Media publisher. 2015. 348 p. (in Russian)

2. Bellman R., Glicksberg I., Gross O. Some problems of mathematical theory of control processes. Foreign literature publishing house. Moscow. 1962. 336 p. (in Russian)

3. Wiener N. Cybernetics, or control and communication in the animal and the machine. Soviet radio. Moscow. 1958. 567 p. (in Russian)

4. Methods of mathematical modeling of systems and processes of communication. Under the General editorship of V.P. Semerenko. Pb. Publishing house of the Polytechnic. Univ. 2009. 308 p. (in Russian)

5. Burenin A.N., Legkov K.E. Methological approaches to formalize management infocomunication systems and networks of special purpose / H&ES Research. 2015. Vol. 7. No. 5. Pp. 64-67.